爆破工程-隧道爆破

炸药:是指在肯定条件下，能够发生快速化学反应，放出巨大能量，生成大量气体产物，显示爆炸效应的化合物或混合物。炸药爆炸的三要素：1、反应过程中释放大量的热能;2、反应过程必需高速进行；3、反应必需产生大量的气体。炸药的氧平衡及对爆生有毒气体的影响:炸药的氧平衡可分为如下三种状况：1、零氧平衡：炸药中的氧含量恰好能够使碳、氢元素完全氧化；2、正氧平衡：炸药中的含氧量使全部碳、氢元素完全氧化后还有剩余；3、负氧平衡：炸药中的含氧量不足以将碳、氢元素完全氧化。零氧平衡炸药中的碳氢含量与氧的含量恰好匹配，即碳、氢元素被完全氧化成二氧化碳和水，没有多余的氧，也没有多余的碳、氢；负氧平衡炸药的含氧量不足，将发生不完全氧化，爆炸中出现CO，甚至产生固态碳；而正氧平衡炸药的含氧量过多，易出现NO和NO2。炸药的起爆：炸药在外能作用下发生爆炸上网过程称为起爆。感度:是指炸药在外能作用下发生爆炸的难易程度。爆速：是爆轰波传播的速度爆热：炸药反应放出的热量,依据能量守恒定律有爆温：爆轰产物温度，其中t为爆温。爆力：是表示炸药爆炸对四周介质整体的压缩、破坏和抛移等作用的实力。猛度：是表示炸药爆炸对其邻近介质产生局部的压缩、粉碎或击穿作用的实力。殉爆：一个药包爆炸后，引起与它不相接触的邻近药包爆炸的现象。殉爆距：主动药包引爆从动药包的最大距离。冲击波：是一种在介质中以超声速传播的并具有压力突然跃升，然后缓慢下降特征的一种高强度的压力波。爆轰波：是指在炸药中传播的、伴有化学反应区的特殊形式的冲击波。两者的区分：1.、传播介质：爆轰波在肯定量的炸药中传播,而冲击波一般不定；2、爆轰波有化学反应，而冲击波没有；3、爆轰波有能量补充，而冲击波没有;4、爆轰波状态参数恒定，而冲击波状态参数退。分析影响炸药爆速的因素：1、药包直径。随着药包直径的增大，爆速相应增加，当药径增大到某一数值时，爆速达到最大值，接着增大药径，爆速将不再增加。反之，随着药径的减小，爆速相应降低，当药径减小到某一数值时，假如接着减小，爆速将急剧下降，产生不稳定爆炸，甚至拒爆。2.、炸药密度。装药密度对爆速的影响，因炸药种类不同而有差别。对于单质猛性炸药，其爆速随装药密度的增大而提高，呈线性关系。对于工业炸药，呈曲线关系存在最优装药密度。工业炸药的基本要求：1、炸药性能良好，有足够的威力，破岩效果好。2、炸药敏感度应适中。3.、物理化学性能稳定，在规定的储存期内不变质和失效。4、零氧或近似零氧平衡，爆炸后生成的有毒气体量少。/5、防潮和防水性好6、原料来源广泛，制造工艺简洁，成本低工业炸药按运用条件分可分为露天炸药、岩石炸药、平安炸药铵梯炸药主要成分及其作用：1、硝酸铵，是氧化剂2、梯恩梯是敏化剂和还原剂3、木粉是疏松剂和还原剂。依据铵梯炸药用途不同，还可以加入去下添加剂：4、石蜡或沥青是防潮剂和可燃物5、食盐，消焰剂，不参与爆炸反应。水胶炸药是在浆状炸药的基础上发展起来的抗水硝铵类炸药，克服了浆状炸药感度低的缺点，便于在工程爆破中应用。乳化炸药的特点是爆炸性能好，威力大，爆轰感度较高，而机械感度低，有良好的抗水性能；组分中不含有毒物质，炮烟中有毒气体量少：原料来源广泛，加工工艺简洁，成本低，适用于露天和地下爆破。煤矿许用炸药的特点：1）对爆炸能量有肯定限制，爆破后不致引起矿井大气的局部高温而引燃引爆瓦斯，这就要求煤矿用炸药爆热、爆温、爆压都要相对地低一些。2）有较好的起爆感度和传爆实力，保证爆炸的完全性和传爆的稳定性。3）生成有毒气体量符合国家平安标准，炸药配比应接近零氧平衡。4）炸药成分中不含金属粉末，以防爆后产生炙热固体颗粒。火雷管的基本结构：管壳、加强帽、起爆药、加强药电雷管按通电后起爆时间的差别，可分为瞬发电雷管和延期电雷管，延期电雷管又可分为秒延期电雷管和毫秒延期电雷管导火索和导爆索的性能差别：1、反应速度：导火索传递火焰，燃速100~125m/s，导爆索传递爆轰波，爆速6500m/s2、激发方式：导火索由火焰点燃，导爆索由雷管，导爆索引爆3、起爆对象：导火索只能起爆火雷管，导爆索可干脆起爆炸药、导爆索、导爆管、继爆管4、应用范围：导火索用于火雷管起爆法（小规模浅孔爆破），导爆索用于导爆索起爆法（硐室爆破、深孔爆破等）导爆管的传爆原理：当导爆管的一端在击发器材产生的冲击波作用下，由于受到突然压缩，在管内产生肯定强度的冲击波，并引起管壁薄层炸药爆炸，其爆炸能量补充给冲击波，反应释放出的能量虽然较小，但足以保证管内冲击波强度不衰减，能够以稳定速度传播。电力起爆法的优缺点和适用范围：优点：操作人员在平安地点通电起爆，平安性较好；可以采纳延期雷管，精确的限制起爆时间和依次；可以在爆破前用仪表检查电雷管和电爆网络的质量，以便牢靠起爆。缺点：操作较困难，作业时间较长，须要有足够的电源和消耗导可能受静电、雷电、射频点和杂散电流的干扰而引起早爆事故。电雷管起爆法适用范围较广，网络设计和施工正确时，能保证平安起爆，因而在大爆破中常被采纳，并且在煤矿和有煤尘、瓦斯爆炸危急的地下工程爆破施工中必需运用平安电雷管起爆法。导爆管起爆网路组成：起爆元件：最普遍的起爆元件就是8号雷管（火雷管或电雷管）。起爆元件也可用击发枪、击发笔。传爆元件：导爆管与非电雷管组成，也可用四通或连接块，可同时起爆更多支导爆管。末端工作元件：非电雷管，非电雷管被激发爆炸，引爆装药。起爆工作过程：当起爆元件中的导火索（火雷管激发）被点燃后，火焰传递到火雷管，引起雷管爆炸；雷管爆炸引发雷管四周的导爆管起爆和马上传爆，当传爆到连接元件的连通管时，经过连通管的过渡往下的导爆管起爆和传爆。连通管所连接的导爆管有两种，其一是属于末端工作元件的导爆管，由于它的传爆引起末端工作元件的非电雷管起爆，结果使炮孔（药包）中的炸药被引爆；其二是属于的导爆管，它的作用是传爆到下一个连通管。就这样接连地传爆下去，使全部的炮孔或药包按肯定的延期时间间隔起爆。优点：操作简洁轻巧，运用平安牢靠，抗杂电、静电、雷电。导爆索起爆法的特点：1、操作简洁，连接便利，易被工人驾驭，提前打算工作量少2、平安性好，药包内无来雷管，进行装药堵塞和盲炮处理时危急小；不受外来电的干扰，能够在困难条件下平安的进行装药作业3、与延期雷管或继爆管协作运用，可实现齐发爆破或延期起爆4、由于导爆索的爆速高，能够干脆起爆一般炸药，在径向不耦合装药中，可以保证炸药稳定传播，也可以保证数个不相连的药包同时起爆，保证爆破效果。岩石波阻抗：岩石密度与纵波波速碎乘积.岩石的碎胀性：岩石裂开后因碎块间孔隙增多而使总体积增大，这一性质即为岩石的碎胀性。岩石坚实性表示各种方法裂开岩石的难易程度或岩石对任何外力造成破坏的反抗作用在爆炸载荷作用下，岩石呈现如下动态特性：1）岩石由弹塑性、塑性向脆性转化；2）岩石弹性模量增大；3）岩石强度提高。当最小反抗线大于临界反抗线（W>Wc）时，装药爆破只发生在岩石内部，没能达到自由面。装药的此种爆破作用叫做爆破的内部作用。当最小反抗线小于临界反抗线（W<Wc）时，装药爆破除发生内部破坏作用外，自由面旁边岩石也将发生破坏。一部分岩石脱离原岩体，产生移动和抛掷，形成爆破漏斗。装药的此种爆破作用叫做爆破的外部作用。若装药的最小反抗线小于其临界反抗线，即炸药在自由面旁边爆破，炸药爆炸后形成一个倒锥形凹坑，即爆破漏斗。依据爆破作用指数n值将爆破漏斗分为以下四种：1）标准抛掷爆破漏斗。r=W，即n=1，漏斗张开角θ=90°2）加强抛掷爆破漏斗。r＞W，即n＞1，漏斗的张开角θ＞90°。3）减弱抛掷爆破漏斗。0.75＜n＜1，漏斗的张开角θ＜90°。减弱抛掷爆破漏斗又叫加强松动爆破漏斗。4）松动爆破漏斗。0＜n＜0.75，松动爆破漏斗内的岩石只产生裂开、裂开而没有向外抛掷的现象，从外表看，没有明显的可见漏斗出现。 体积药量公式的计算原理：依据爆破相像法则，体积公式的计算原理为：在一定的炸药和岩石条件下，爆落的土石方体积与所用的装药量成正比。体积公式：Q=q·V式中：Q—装药量，kg;q—单位体积岩石的炸药消耗量，kg/m3;V—被爆落的岩石体积，m3。爆破作用指数：爆破漏斗底圆半径与最小反抗线的比值称为爆破作用指数，用n表示岩石爆破破坏机理的三种假说：爆生气体膨胀推力作用假说、爆炸应力波反射拉伸作用假说、爆生气体和爆炸应力波综合作用假说霍金逊效应：是指当压应力波入射到自由面时，从自由面反射回来，变成反射拉应力波，当此拉应力波峰值大于岩石的动抗拉强度时，岩石产生拉伸破坏气楔效应：高压爆轰气体膨胀挤入已生成的径向裂隙，像劈楔一样使裂隙扩大。同时爆轰气体在裂隙端部引起应力集中，导致径向裂隙接着向前延长聚能效应：利用爆轰产物运动方向与装药表面垂直或大题垂直的规律，做成特殊形态的装药，就能使爆轰产物聚集起来，提高能流密度，增加爆炸作用的现象。装药最小反抗线：药包中心距自由面的最小距离临界反抗线Wc：对于肯定量的装药来说，若最小反抗线超过某一临界值（即临界反抗线）时，可认为药包处在无限岩石介质体中药包爆后，自由面上不会出现爆破迹象。硐室爆破：指在特地的硐室或巷道内装药的一种爆破方法。硐室爆破由于一次爆破的用药量和爆落方量较大，通常称为“大爆破”。露天深孔台阶爆破：一般将直径大于50mm，深度超过5m，工作面成台阶状推动的钻孔爆破称为露天深孔台阶爆破。底盘反抗线：指炮孔中心至台阶坡底线的水平距离。超深：钻孔超过台阶底板的深度。垂直钻孔和倾斜钻孔的优缺点比较：倾斜钻孔优于垂直钻孔，有以下缘由：1、沿炮孔全长的反抗线分布比较匀称，裂开效果较好，不易残留根底；2、钻孔角度可调，简洁保持所需的台阶坡面角，爆后的台阶坡面比较平整；3、爆堆形态较好。垂直钻孔的的钻孔和装药简洁易行。预裂爆破：指首先起爆布置在开挖轮廓线上的炮孔，形成一条贯穿裂缝，然后再按一般爆破依次起爆主炮孔的爆破技术。这种首先起爆的炮孔称为预裂孔，爆出的裂缝称为预裂缝。微差爆破：又称毫秒延期爆破，是指将炮孔分组以毫秒级的时间间隔依次起爆的爆破方法。自由面对爆破效果的影响：自由面的大小和数目对爆破效果有明显的影响，若自由面太多，则爆破夹制作用小，爆破条件好，单位炸药消耗量也可以削减；自由面与炮孔的先对位置也会对爆破产生影响，炮孔中的装药在自由面的投影面积越大，越有利于爆破应力波产生反射拉伸破坏作用。装药不耦合系数：炮孔直径与装药直径之比。炮眼利用率：工作面一次爆破的循环进度与炮眼平均深度的比值。炮眼密集系数：炮眼间距和该排（圈）炮眼装药最小反抗线的比值。单位炸药消耗量（炸药单耗）：爆破一立方米原岩所消耗的炸药量称为单位炸药消耗量（或称炸药单耗），通常以q表示，单位：kg/m3掘进爆破：指隧道、巷道、斜井，竖井和硐库等地下工程的一种爆破方法。其特点是：只有一个自由面，即掘进工作面，夹制作用大，单位炸药消耗量多；须要进行掏槽爆破，以便形成补充自由面，从而改善爆破效果；施工场地相对狭小，影响循环进尺、炮孔利用率和施工效率。巷道掘进工作面炮眼种类、作用及布置要求：隧道（或巷道）开挖爆破的炮眼类型按其所在位置、爆破作用、布置方式和有关参数的不同可分为掏槽眼、崩落眼眼和周边眼。掏槽眼：针对隧道开挖爆破只有一个临空面的特点，为提高爆破效果，宜先在开挖断面的适当位置（一般在中心偏下部)布置几个装药量较多的炮眼。其作用是先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续炮眼的爆破创建新的临空面。崩落眼：位于掏槽眼与周边眼之间的炮眼。其作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼爆破创建临空面。崩落眼又是爆破岩石的主要炮眼。周边眼：沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼。其作用是限制爆破后隧道断面形态、大小和轮廓。按其所在位置的不同，又可分为帮眼、顶眼和底眼。装药结构：连续装药——炸药在炮眼内连续装填，没有间隔。间隔装药——炸药在炮眼内分段装填，之间用炮泥、沙子、木垫、水或空气等介质隔开。耦合装药——装药直径与炮眼直径相同。不耦合装药——装药直径小于炮眼直径，用不耦合系数表示不耦合程度（炮眼直径与装药直径的比值）。多用空气不耦合或水不耦合装药。光面爆破常用。正向装药——起爆药包在眼口，爆轰向眼底传播。反向装药——起爆药包在眼底，爆轰向眼口传播。空气间隔装药作用机理：间隔中的空气起到缓冲作用，使作用在炮眼壁上的冲击压力峰值降低。从而削减对周边围岩的冲击压缩作用，对周边眼光面爆破特别有利。掏槽爆破：选择合理的掏槽方法和布置掏槽炮孔，进行爆破。其特点是施工场地相对狭小，影响循环进尺、炮孔利用率和施工效率。光面爆破：在主炮孔起爆后，再起爆光面孔，爆落光面层，使开挖面保持整体光滑，围岩不受明显破坏的限制爆破技术。特点是：孔距小，减弱装药，爆破后形成平整的爆裂面。直眼掏槽与倾斜掏槽相比：优点：1）眼深不受巷道断面限制，可进行较深炮眼的爆破。2）掏槽体积里外大小较一样，因而相邻炮眼的最小反抗线里外也较一样，使爆落的矿岩块度匀称，不会抛掷太远，爆堆集中在工作面旁边，有利于装岩。3）炮眼垂直工作面，利于多台凿岩机平行作业。缺点：1）掏槽眼数较多，掏槽体积小，装药眼和空眼的间距不能太大且需相互平行。2）钻眼误差对掏槽效果影响较大，要求要有较高的钻眼技术。隧道掘进起爆依次：依次为掏槽孔、协助孔、周边孔。为了获得良好光面爆破效果，可实行以下技术措施：1）运用低爆速、低猛度、低密度、传爆好、爆炸威力大的炸药。2）采纳不偶合装药结构。光面爆破的不偶合系数最好大于2,但药卷直径不应小于该炸药的临界直径，以保证稳定传爆。3）严格驾驭与周边眼相邻的内圈炮眼的爆破效果，为周边眼爆破创建临空面。周边眼应尽量做到同时起爆。4）严格限制装药集中度。为克服眼底岩石的夹制作用，通常在眼底需加强装药。拆除爆破的基本原理：拆除爆破是利少量的炸药把须要拆除的建筑物或构筑物按所要求的裂开度进行爆破，使其塌落解体或裂开，同时由于进行这种爆破作业的环境约束，要严格限制爆破可能产生的有害效应，如振动、飞石、粉尘、噪声的影响等，爱护四周建筑物和设备的平安。拆除爆破设计内容：拆除爆破的技术内容可概括为：依据工程要求和爆破点四周的环境条件，考虑建（构）筑物的结构特点，确定拆除爆破的总体方案，通过设正确计、细心施工、实行有效的防护措施，严格限制炸药爆炸作用范围，建（构）筑物的倒塌运动过程和介质的裂开程度，达到预期的爆破效果，同时要将爆破的影响范围和危害作用限制在允许的限度内。拆除爆破平安限制的主要内容：依据要爱护对象允许的地面质点振动速度，确定最大一段的起爆药量及一次爆破的总药量；预料拆除物塌落触地振动和飞溅物对四周环境的影响以及要实行的减振、防振措施；对烟囱水塔类建（构）筑物爆破后可能产生的后座及残体滚落、前冲所应实行的防护措施；对可能产生的爆破飞石距离估算以及实行的防飞石措施；防爆炸空气冲击波的措施；详细的爆破体表面覆盖设计（覆盖材料、覆盖方式和覆盖厚度等）；防护屏障的设置；削减和防治爆破粉尘的措施；降低爆破噪音的措施；平安警戒范围和警戒点的设置（做出平安警戒范围示意图，并标明警戒点位置）等。高耸构筑物的爆破：爆破的倒塌可选择定向倒塌、折叠式倒塌和原地坍塌。定向倒塌是指在烟囱的底部的设计倾倒方向上炸出一个缺口，使其在自重力矩的作用下沿预定方向倾倒。爆破缺口的长度L会干脆影响倒塌的方向和距离，常取L=(1/2~2/3)D。爆破缺口高度H过高影响支撑部分的稳定性，加大了钻孔工作量，一般取）。定向窗有利于爆破倾倒的对称。水压爆破：在容器状构筑物中注满水，将药包悬挂于水中适当位置，起爆后，利用水的不行压缩性传递炸药的爆炸能量，将爆炸压力传到构筑物壁面，使其匀称受力破坏，实现拆除的爆破称为水压拆除爆破。飞石产生的缘由：爆破飞石的形成是一个困难的过程，造成飞石的缘由许多。主要有以下几个方面：1）爆破能量过剩。2）懦弱面影响。3）爆破参数设计不当。4）延迟起爆时间不合理。5）起爆依次不合理。6）堵塞长度不够。7）施工不当。8）覆盖防护质量不合格防止飞石的措施：1）搞清被爆体的性质和结构2）优选爆破参数3）慎重选择炮孔位置4）提高堵塞质量5）采纳相宜炸药和装药结构6）设计合理的起爆依次和最佳的延迟起爆时间7）严格施工8）加强防护9）设置遮挡结构预防拒爆的主要措施：1）优选爆破材料。特殊是应运用合格的雷管和装药，禁止混用三不同雷管过期失效变质的雷管和炸药。2）正确选用起爆电源或发炮器，进行起爆实力核算。3）进行爆破网路准爆电流的计算，留意电爆网路的连接质量。4）连线后进行爆破网路检查，发觉问题刚好处理。5）留意装药施工，避开直径过小、密度过大和防止出现间隙效应等。拒爆处理方法：浅孔爆破的盲炮处理：1）经检查确认起爆网路完好时，可重新起爆。2）可打平行孔装药爆破，带出盲炮，平行孔距盲炮不应小于0.3m。3）可用木、竹或其他不产生火花的材料制成的工具，轻轻地将炮孔内填塞物掏出，用药包诱爆4）可在平安地点外用远距离操纵的风水喷管吹出盲炮填塞物及炸药，但应留意回收雷管。5）对于非抗水硝铵炸药的盲炮，可将填塞物掏出，再向孔内注水，使其失效，但应回收雷管。深孔爆破的盲炮处理：1）爆破网路未受破坏，且最小反抗线无改变者，可重新联线起爆；最小反抗线有改变者，应验算平安距离，并加大警戒范围后，再联线起爆。2）可在距盲炮孔口不少于10倍炮孔直径处另打平行孔装药起爆。3）所用炸药为非抗水硝铵类炸药，且孔壁完好时，可取出部分填塞物向孔内灌水使之失效，然后做进一步处理。降